CC BY
18
УДК 547.057: 547.279.1
р-СУЛЬФАМАТОСУЛЬФИДЫ В РЕАКЦИЯХ НУКЛЕОФИЛЫЮГО ЗАМЕЩЕНИЯ
Н.В. Зык, А.Ю. Гаврилова, Е.Е. Нестеров, Н.С. Зефиров
(кафедра органической химии)
Показано, что нуклеофильное замещение сульфаматной группы в продуктах вОз -опосредованного сульфаматосульфенилирования является хорошим методом получения разнообразных |3-замещенных сульфидов.
Присоединение производных сульфеновой кислоты (ЯБ-Х) является одним из важнейших способов функциона-лизации алкенов с целью получения соединений, содержащих атом серы (И). Разрабатываемый нами метод БОз-опосредованной активации слабых электрофилов, содержащих Б-Ы- и Б-О-связи, позволяет получать алкилсульфиды, содержащие в качестве второго заместителя сульфатную или сульфаматную группы, обладающие хорошими нуклеофугными свойствами, например [1,2].
ОЭОгХ Х=0А1к, ЫИг .
В данной работе мы изучили реакции нуклеофильных реагентов с М,Г«1-диэтилсульфаматом транс-2-(4-нитрофенилтио)циклогексанола (I), получающегося при присоединении Ы,Ы-диэтил-4-нитрофенилсульфенамида к циклогексену в присутствии триоксида серы при -80° в СН2С12.
ОАгвЫЕ! ; + 80 ; у ч^^Аг +2Ыц /Х^Аг
-80ОС,СН2С.2 и0Ю2Ш1 «*02®2кА№
Аг= -^^-N02 1
Результаты представлены в таблице. Несмотря на сообщение о малой устойчивости сульфамата по отношению к гидролизу, оказалось, что реакция с водой в условиях кислотного катализа при комнатной температуре не идет. Замещение сульфаматной группы на оксигруппу происходит лишь при повышении температуры до 90°.
Замещение сульфаматной группы на роданид-ион протекает гладко и с хорошими выходами, что открывает путь синтеза самых разнообразных 1,2-арилтиоцианатов, получение которых путем прямого присоединения суль-фентиоцианатов к олефинам известно только для очень ограниченного круга субстратов [3].
Известный метод получения 1,2-аминосульфидов путем перегруппировки сульфамата в бетаин с последующим гидролизом последнего дает удовлетворительные результаты только в случае конформационно-лабильных систем (этилен, гептен, стирол), но в случае "жестко фиксированных" аддуктов требуется значительное нагревание в течение нескольких часов [4]. В то же время аминирование сульфамата (I) проходит в мягких условиях с хорошими выходами (табл. 1), что позволяет расширить круг как вводимых аминогрупп, так и используемых сульфаматов.
Нуклеофил Продукт Выход, % Нуклеофил Продукт Выход, %
Н20 сгг* 82 PhNH2 ОТ5 1-------- 57
BuSH OCsBu 3 89 /—\ O^NH сев 41
KSCN ---^SAr v^SCN 49 Et3N • 3HF CCF 7 88
Особого внимания заслуживает возможность замещения сульфаматной группы на фтор, так как, несмотря на то что метод получения Р-галогентиоэфиров хорошо известен, работ по фторсульфенилированию алкенов мало из-за недоступности и малой устойчивости сульфенфто-ридов [5, 6]. В качестве фторирующего реагента мы использовали комплекс Е13Ы -ЗЫК Нагревание сульфамата в избытке Е13Ы -ЗНР без растворителя дает фторсульфид с выходом до 88%.
Во всех реакциях нуклеофильного замещения мы получили продукты с сохранением транс-конфигурации, что
доказано на основании констант спин-спинового взаимодействия протонов при заместителях: для соединений (И-VI) сигналы представляют собой два триплета дублетов со значениями КССВ, лежащими в пределах 8 -11Гц и 3,5 - 4Гц, что соответствует транс-диэкваториальному расположений) заместителей. Во фторсульфиде (VII) сигналы протонов HCF и HCS имеют вид дублетов триплетов дублетов с КССВ: Jx = 48,2 Гц; J2 = J3 = 8,7 Гц; JA = 4,2 Гц и J, =9,98 Гц; J2 = Jз = 8,7 Гц; J4 = 4,2 Гц соответственно. Такой набор также однозначно указывает на транс-диэкваториальное расположение фтор- и арилтиогрупп. Сохранение транс-конфигурации в исследованных нами реакциях является следствием анхимерного содействия серы арилтиогруппы.
Таким образом, замещение сульфаматной группы на амино-, тио-, тиоцианат-, фтор- и гидроксигруппы протекает гладко и позволяет повысить синтетическую значимость реакций S03" опосредованного сульфенилирования олефи-нов.
Экспериментальная часть
Индивидуальность продуктов реакции контролировали методом ТСХ. Препаративное разделение продуктов производили методом препаративной ТСХ на пластинках Silufol. Спектры ПМР регистрировали на приборах "Tesla BS-467" с рабочей частотой 60 МГц и "Vanan XR-400" с рабочей частотой 400 МГц. Химические сдвиги приведены по шкале 5 относительно ГМДС как внутреннего стандарта. ИК-спектры регистрировали на приборе "Specord IR-75".
7ранс-2-(4-Нитрофенилтио)циклогексанол (II). К 0,46 г (1,2 ммоль) сульфамата I в 6 мл воды добавляют каплю H2S04 и нагревают до 90° при интенсивном перемешивании в течение 7 ч. Подщелачивают реакционную смесь насыщенным раствором Na2C03 и экстрагируют СНС13. Органические вытяжки сушат над безводным Na2S04. После отгонки растворителя и дополнительной очистки методом ТСХ (этилацетат - гептан, 1 : 3) получают 0,25 г (82%) соединения II в виде желтых кристаллов ( Rf = 0,21; Тт = 93 - 94° (из СС14)). Найдено ,% : 56,90 (С); 5,89 (Н); 5,81 (N). C12H15N03S. Вычислено,%: 56,89 (С); 5,97(Н); 5,53 (N). Спектр ИК (ваз.масло), v/cm"1: 3500 - 3320 (ОН), 1600 и 1580 (Аг), 1510 и 1350 (N02). Спектр ПМР (СС14,5, м.д.): 8,11 (д, J = 9,4 Гц, 2 Н, аром.); 7,48 (д, J = 9,4 Гц, 2 Н, аром.); 3,47 (дт, = J-¿= 9,7; J3 = 4,1 Гц, 1 Н,НСО),3,Ю(ддд, J\ = 11,75; J2 = 9,7; J3 = 4,1 Гц, 1 H, HCS); 2,47 (ушир. с, 1Н, ОН); 2,2 -1,2 (м, 8 Н, СН2-каркаса).
7ранс-(4-Нитрофенилтио)-2-(бутилтио)циклогек-сан (III). К раствору 0,08 г (0,206 ммоль) сульфамата I и 0,185 г (0,206 ммоль) бутилмеркаптана в 10 мл СН2С12 добавляют каплю серной кислоты и кипятят в течение 8 ч. Реакционную смесь пропускают через маленькую колонку-
фильтр с силикагелем (высота слоя 5 см), растворитель упаривают и получают 60 мг (89%) маслообразного продукта III, Rf= 0,5 (этилацетат - гептан, 1 :3). Спектр ПМР (СС14, S, м.д.) : 8,05 (д, У= 9 Гц, 2 Н, аром.); 7,25 (д, У = 9 Гц, 2 Н, аром.); 3,4 (м, 1 H, HCSAr); 2,6 (м, 2 H, SCH2 бутильной группы); 2,3 -1,1 (м, 12 Н, СН2 каркаса, СН2 бутильной группы); 0,8 (т, У= 6 Гц, 3 Н, СН3). Найдено, %: 37,21 (С ); 4,8 (Н); 2,69 (N). C16H22N02S2 .Вычислено, % : 3,71 (С); 4,48 (Н); 2,71(N).
7)мшс-(4-Нитрофенилтио)-2-тиоцианатоциклогек-сан (IV). Раствор 0,295 г (0,76 ммоль) сульфамата I и 0,150 г (1,53 ммоль) роданида калия в 10 мл этилового спирта кипятят 6 ч и оставляют на ночь при комнатной температуре. Реакционную смесь выливают в воду и трижды экстрагируют хлороформом. Органические вытяжки объединяют и сушат над Na2S04. После деления методом ТСХ (этилацетат - гептан, 1 : 3) получают 0,11 г (49%) соединения IV в виде желтого кристаллизующегося масла (R/= 0,61; Тт = 53 - 54° (из СС14)). Спектр ПМР (CDC13,5, м.д.): 8,14 (д, 7= 9 Гц, 2 Н, аром.); 7,5 (д, У= 9 Гц, 2 Н, аром.), 3,43 (тд, У, = У2 = 9,9; У3 = 4 Гц, 1 H, HCSCN); 3,28 (тд, JX=J2 = 9,9; У3 = 4 Гц, 1 H, HCS); 2,5 -1,3 (м, 8 H, СН2-каркаса). Спектр ИК (СС14), v/cm-1: 2165 (SCN), 1600, 1590,1485 и 1455 (Ar), 1535 и 1350 (N02). Найдено, %: 52,73 (С); 4,72 (H); 8,94 (N). C13H14N202S2. Вычислено, % : 53,03 (С ); 4,76 (H); 9,52 (N).
Т/юис-(4-Нитрофенилтио)-2-фениламиноциклогек-сан (V). Раствор 0,29 г (0,75 ммоль) сульфамата I и 0,35 г (3,74 ммоль) анилина в 10 мл этанола перемешивают при комнатной температуре в течение 5 ч и оставляют на ночь. Затем реакционную смесь выливают в воду и экстрагируют хлороформом (3x50 мл). Органические вытяжки объединяют и сушат над MgS04. После дополнительной очистки методом ТСХ (этилацетат - гептан, 1 : 3) получают 0,14 г
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Зефиров Н.С., Зык Н.В., Кутателадзе А.Г., Лапин.ЮА.П ЖОрХ. 1987.23. С. 392.
2. Зефиров Н.С., Зык Н.В., Лапин Ю.А., Кутателадзе А.Г., Уграк Б.И. //ЖОрХ. 1992. 28. С. 1126.
i.Kharash N.. Wehrmeister H.L., TigermanH.il}. Am. Chem. Soc. 1947. 69. P. 1612.
(57%) соединения V в виде желтых кристаллов 0,56; Тт 96 - 97° (из этанола). Спектр ПМР (С6Э6, 8, м.д.): 7,68 (дг, У, = 8,58; У2 = 2,14 Гц, 2 Н, аром.); 7,12 (т, = У2 = 8,15 Гц, 2 Н, аром.); 6,8 (дт, Зх = 8,58; У2 = 2,14 Гц, 2 Н, аром.); 6,73 (тт, ^ = 8,15; У2 = 1,07 Гц, 1 Н, аром.); 6,04 (дт, Зх = 8,15; У2 = 1,07 Гц, 2 Н, аром.); 3,30 (ушир. с, 1 Н, ЫН), 3,11 (тд, У1 = У2 = 8,6; У3 = 3,75 Гц, 1 Н, НСЫ); 2,82 (тд, У, = У2 = 8,6; У3 = 3,75 Гц, 1 Н, НСБ), 2,10-1,20 (м, 8 Н, СН2-каркаса). Спектр ИК(СС14), у/см': 3410 (Ш); 1610, 1590, 1485, 1450 и 1440 (Аг); 1510,1350 (Ш2).Найдено,% : 65,15(С); 6,11 (Н);
8.52 (Ы). С18Н20Ы2О28. Вычислено,% : 65,82 (С); 6,14 (Н);
8.53 (И).
7/шкс-2-Морфолино-(4-нитрофенилтио)циклогек-сан (VI). Раствор 0,44г (1,13ммоль) сульфамата I в 5 мл морфолина кипятят в течение 4 ч, затем выливают в воду и экстрагируют хлороформом, органические вытяжки объединяют и сушат над Ыа2804. Растворитель упаривают и остаток хроматографируют (этилацетат - гексан, 1 : 3). Получают 0,15 г (41%) соединения VI в виде желтых кристаллов (Ду = 0,33; Тпп = 96- 97° (из СС14)). Спектр ПМР (С6Э6,5, м.д.): 7,60 (д, У= 12 Гц, 2 Н, аром.); 6,85 (д, У= 12Гц, 2 Н, аром.), 3,54 (двд, ^ = 10,94; У2 = 6,3; У3 = 3Гц, 2 Н, ОСН2); 3,46 (ддд, Зх = 10,9; У2 = 6,3; У3 = 3 Гц, 2 Н, ОСН2); 2,93 (тд, У, = У2 = 10,7; У3 = 3,4 Гц 1 Н, НСв); 2,30 (ддд, У, = 10,9; У2 = 6,3; У3 = 3 Гц, 2 Н, >ГСН2); 2,1 (тд, У, = У2 = 10,7; У3 = 3,4 Гц, 1 Н, НС1Ч), 2,06 (двд, У, = 10,9; У2 = 6,3; У3 = 3Гц, 2 Н, ЫСН2); 1,85 - 0,80 (м, 8 Н, СН2-каркаса). С16Н22Ы2038. Вычислено, % : 59,63 (С); 6,80 (Н); 9,19 (1М). Найдено,% : 59,18 (С ); 6,83 (Н); 8,70 (Ы). Спектр ИК (ваз. масло), у/см1: 1615 и 1600 (Аг), 1525 и 1360 (Ы02).
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 96-03-32570).
4.ЗефировН.С., ЗыкН.В., Кутателадзе А.Г., УгракБ.И., СтручковЮ.Т., Лотехин H.A., МалеевA.B.U ДАН СССР. 1984. 301. С. 1385.
5.Purrington S T., Correa I.D.II i. Org. Chem. 1986. 51. P. 1080.
6.Haufe G„ Alvernhe G„ Anker D„ Laurent A., Saluzzo C.ll J. Org. Chem. 1992. 57. P. 714.
Поступила в редакцию 20.06.96
